malloc.c

   1 /*    malloc.c
   2  *
   3  */
   4
   5 /*
   6   Here are some notes on configuring Perl's malloc.
   7
   8   There are two macros which serve as bulk disablers of advanced
   9   features of this malloc: NO_FANCY_MALLOC, PLAIN_MALLOC (undef by
  10   default).  Look in the list of default values below to understand
  11   their exact effect.  Defining NO_FANCY_MALLOC returns malloc.c to the
  12   state of the malloc in Perl 5.004.  Additionally defining PLAIN_MALLOC
  13   returns it to the state as of Perl 5.000.
  14
  15   Note that some of the settings below may be ignored in the code based
  16   on values of other macros.  The PERL_CORE symbol is only defined when
  17   perl itself is being compiled (so malloc can make some assumptions
  18   about perl's facilities being available to it).
  19
  20   Each config option has a short description, followed by its name,
  21   default value, and a comment about the default (if applicable).  Some
  22   options take a precise value, while the others are just boolean.
  23   The boolean ones are listed first.
  24
  25     # Enable code for an emergency memory pool in $^M.  See perlvar.pod
  26     # for a description of $^M.
  27     PERL_EMERGENCY_SBRK         (!PLAIN_MALLOC && PERL_CORE)
  28
  29     # Enable code for printing memory statistics.
  30     DEBUGGING_MSTATS            (!PLAIN_MALLOC && PERL_CORE)
  31
  32     # Move allocation info for small buckets into separate areas.
  33     # Memory optimization (especially for small allocations, of the
  34     # less than 64 bytes).  Since perl usually makes a large number
  35     # of small allocations, this is usually a win.
  36     PACK_MALLOC                 (!PLAIN_MALLOC && !RCHECK)
  37
  38     # Add one page to big powers of two when calculating bucket size.
  39     # This is targeted at big allocations, as are common in image
  40     # processing.
  41     TWO_POT_OPTIMIZE            !PLAIN_MALLOC
  42
  43     # Use intermediate bucket sizes between powers-of-two.  This is
  44     # generally a memory optimization, and a (small) speed pessimization.
  45     BUCKETS_ROOT2               !NO_FANCY_MALLOC
  46
  47     # Do not check small deallocations for bad free().  Memory
  48     # and speed optimization, error reporting pessimization.
  49     IGNORE_SMALL_BAD_FREE       (!NO_FANCY_MALLOC && !RCHECK)
  50
  51     # Use table lookup to decide in which bucket a given allocation will go.
  52     SMALL_BUCKET_VIA_TABLE      !NO_FANCY_MALLOC
  53
  54     # Use a perl-defined sbrk() instead of the (presumably broken or
  55     # missing) system-supplied sbrk().
  56     USE_PERL_SBRK               undef
  57
  58     # Use system malloc() (or calloc() etc.) to emulate sbrk(). Normally
  59     # only used with broken sbrk()s.
  60     PERL_SBRK_VIA_MALLOC        undef
  61
  62     # Which allocator to use if PERL_SBRK_VIA_MALLOC
  63     SYSTEM_ALLOC(a)             malloc(a)
  64
  65     # Disable memory overwrite checking with DEBUGGING.  Memory and speed
  66     # optimization, error reporting pessimization.
  67     NO_RCHECK                   undef
  68
  69     # Enable memory overwrite checking with DEBUGGING.  Memory and speed
  70     # pessimization, error reporting optimization
  71     RCHECK                      (DEBUGGING && !NO_RCHECK)
  72
  73     # Failed allocations bigger than this size croak (if
  74     # PERL_EMERGENCY_SBRK is enabled) without touching $^M.  See
  75     # perlvar.pod for a description of $^M.
  76     BIG_SIZE                     (1<<16)        # 64K
  77
  78     # Starting from this power of two, add an extra page to the
  79     # size of the bucket. This enables optimized allocations of sizes
  80     # close to powers of 2.  Note that the value is indexed at 0.
  81     FIRST_BIG_POW2              15              # 32K, 16K is used too often
  82
  83     # Estimate of minimal memory footprint.  malloc uses this value to
  84     # request the most reasonable largest blocks of memory from the system.
  85     FIRST_SBRK                  (48*1024)
  86
  87     # Round up sbrk()s to multiples of this.
  88     MIN_SBRK                    2048
  89
  90     # Round up sbrk()s to multiples of this percent of footprint.
  91     MIN_SBRK_FRAC               3
  92
  93     # Add this much memory to big powers of two to get the bucket size.
  94     PERL_PAGESIZE               4096
  95
  96     # This many sbrk() discontinuities should be tolerated even
  97     # from the start without deciding that sbrk() is usually
  98     # discontinuous.
  99     SBRK_ALLOW_FAILURES         3
 100
 101     # This many continuous sbrk()s compensate for one discontinuous one.
 102     SBRK_FAILURE_PRICE          50
 103
 104     # Some configurations may ask for 12-byte-or-so allocations which
 105     # require 8-byte alignment (?!).  In such situation one needs to
 106     # define this to disable 12-byte bucket (will increase memory footprint)
 107     STRICT_ALIGNMENT            undef
 108
 109   This implementation assumes that calling PerlIO_printf() does not
 110   result in any memory allocation calls (used during a panic).
 111
 112  */
 113
 114 #ifndef NO_FANCY_MALLOC
 115 #  ifndef SMALL_BUCKET_VIA_TABLE
 116 #    define SMALL_BUCKET_VIA_TABLE
 117 #  endif
 118 #  ifndef BUCKETS_ROOT2
 119 #    define BUCKETS_ROOT2
 120 #  endif
 121 #  ifndef IGNORE_SMALL_BAD_FREE
 122 #    define IGNORE_SMALL_BAD_FREE
 123 #  endif
 124 #endif
 125
 126 #ifndef PLAIN_MALLOC                    /* Bulk enable features */
 127 #  ifndef PACK_MALLOC
 128 #      define PACK_MALLOC
 129 #  endif
 130 #  ifndef TWO_POT_OPTIMIZE
 131 #    define TWO_POT_OPTIMIZE
 132 #  endif
 133 #  if defined(PERL_CORE) && !defined(PERL_EMERGENCY_SBRK)
 134 #    define PERL_EMERGENCY_SBRK
 135 #  endif
 136 #  if defined(PERL_CORE) && !defined(DEBUGGING_MSTATS)
 137 #    define DEBUGGING_MSTATS
 138 #  endif
 139 #endif
 140
 141 #define MIN_BUC_POW2 (sizeof(void*) > 4 ? 3 : 2) /* Allow for 4-byte arena. */
 142 #define MIN_BUCKET (MIN_BUC_POW2 * BUCKETS_PER_POW2)
 143
 144 #if !(defined(I286) || defined(atarist))
 145         /* take 2k unless the block is bigger than that */
 146 #  define LOG_OF_MIN_ARENA 11
 147 #else
 148         /* take 16k unless the block is bigger than that
 149            (80286s like large segments!), probably good on the atari too */
 150 #  define LOG_OF_MIN_ARENA 14
 151 #endif
 152
 153 #ifndef lint
 154 #  if defined(DEBUGGING) && !defined(NO_RCHECK)
 155 #    define RCHECK
 156 #  endif
 157 #  if defined(RCHECK) && defined(IGNORE_SMALL_BAD_FREE)
 158 #    undef IGNORE_SMALL_BAD_FREE
 159 #  endif
 160 /*
 161  * malloc.c (Caltech) 2/21/82
 162  * Chris Kingsley, kingsley@cit-20.
 163  *
 164  * This is a very fast storage allocator.  It allocates blocks of a small
 165  * number of different sizes, and keeps free lists of each size.  Blocks that
 166  * don't exactly fit are passed up to the next larger size.  In this
 167  * implementation, the available sizes are 2^n-4 (or 2^n-12) bytes long.
 168  * If PACK_MALLOC is defined, small blocks are 2^n bytes long.
 169  * This is designed for use in a program that uses vast quantities of memory,
 170  * but bombs when it runs out.
 171  */
 172
 173 #ifdef PERL_CORE
 174 #  include "EXTERN.h"
 175 #  include "perl.h"
 176 #else
 177 #  ifdef PERL_FOR_X2P
 178 #    include "../EXTERN.h"
 179 #    include "../perl.h"
 180 #  else
 181 #    include <stdlib.h>
 182 #    include <stdio.h>
 183 #    include <memory.h>
 184 #    define _(arg) arg
 185 #    ifndef Malloc_t
 186 #      define Malloc_t void *
 187 #    endif
 188 #    ifndef MEM_SIZE
 189 #      define MEM_SIZE unsigned long
 190 #    endif
 191 #    ifndef LONG_MAX
 192 #      define LONG_MAX 0x7FFFFFFF
 193 #    endif
 194 #    ifndef UV
 195 #      define UV unsigned long
 196 #    endif
 197 #    ifndef caddr_t
 198 #      define caddr_t char *
 199 #    endif
 200 #    ifndef Free_t
 201 #      define Free_t void
 202 #    endif
 203 #    define Copy(s,d,n,t) (void)memcpy((char*)(d),(char*)(s), (n) * sizeof(t))
 204 #    define PerlEnv_getenv getenv
 205 #    define PerlIO_printf fprintf
 206 #    define PerlIO_stderr() stderr
 207 #  endif
 208 #  ifndef croak                         /* make depend */
 209 #    define croak(mess, arg) warn((mess), (arg)); exit(1);
 210 #  endif
 211 #  ifndef warn
 212 #    define warn(mess, arg) fprintf(stderr, (mess), (arg));
 213 #  endif
 214 #  ifdef DEBUG_m
 215 #    undef DEBUG_m
 216 #  endif
 217 #  define DEBUG_m(a)
 218 #  ifdef DEBUGGING
 219 #     undef DEBUGGING
 220 #  endif
 221 #endif
 222
 223 #ifndef MUTEX_LOCK
 224 #  define MUTEX_LOCK(l)
 225 #endif
 226
 227 #ifndef MUTEX_UNLOCK
 228 #  define MUTEX_UNLOCK(l)
 229 #endif
 230
 231 #ifdef DEBUGGING
 232 #  undef DEBUG_m
 233 #  define DEBUG_m(a)  if (PL_debug & 128)   a
 234 #endif
 235
 236 /* I don't much care whether these are defined in sys/types.h--LAW */
 237
 238 #define u_char unsigned char
 239 #define u_int unsigned int
 240
 241 #ifdef HAS_QUAD
 242 #  define u_bigint UV                   /* Needs to eat *void. */
 243 #else  /* needed? */
 244 #  define u_bigint unsigned long        /* Needs to eat *void. */
 245 #endif
 246
 247 #define u_short unsigned short
 248
 249 /* 286 and atarist like big chunks, which gives too much overhead. */
 250 #if (defined(RCHECK) || defined(I286) || defined(atarist)) && defined(PACK_MALLOC)
 251 #  undef PACK_MALLOC
 252 #endif
 253
 254 /*
 255  * The description below is applicable if PACK_MALLOC is not defined.
 256  *
 257  * The overhead on a block is at least 4 bytes.  When free, this space
 258  * contains a pointer to the next free block, and the bottom two bits must
 259  * be zero.  When in use, the first byte is set to MAGIC, and the second
 260  * byte is the size index.  The remaining bytes are for alignment.
 261  * If range checking is enabled and the size of the block fits
 262  * in two bytes, then the top two bytes hold the size of the requested block
 263  * plus the range checking words, and the header word MINUS ONE.
 264  */
 265 union   overhead {
 266         union   overhead *ov_next;      /* when free */
 267 #if MEM_ALIGNBYTES > 4
 268         double  strut;                  /* alignment problems */
 269 #endif
 270         struct {
 271                 u_char  ovu_magic;      /* magic number */
 272                 u_char  ovu_index;      /* bucket # */
 273 #ifdef RCHECK
 274                 u_short ovu_size;       /* actual block size */
 275                 u_int   ovu_rmagic;     /* range magic number */
 276 #endif
 277         } ovu;
 278 #define ov_magic        ovu.ovu_magic
 279 #define ov_index        ovu.ovu_index
 280 #define ov_size         ovu.ovu_size
 281 #define ov_rmagic       ovu.ovu_rmagic
 282 };
 283
 284 #ifdef DEBUGGING
 285 static void botch _((char *diag, char *s));
 286 #endif
 287 static void morecore _((int bucket));
 288 static int findbucket _((union overhead *freep, int srchlen));
 289 static void add_to_chain(void *p, MEM_SIZE size, MEM_SIZE chip);
 290
 291 #define MAGIC           0xff            /* magic # on accounting info */
 292 #define RMAGIC          0x55555555      /* magic # on range info */
 293 #define RMAGIC_C        0x55            /* magic # on range info */
 294
 295 #ifdef RCHECK
 296 #  define       RSLOP           sizeof (u_int)
 297 #  ifdef TWO_POT_OPTIMIZE
 298 #    define MAX_SHORT_BUCKET (12 * BUCKETS_PER_POW2)
 299 #  else
 300 #    define MAX_SHORT_BUCKET (13 * BUCKETS_PER_POW2)
 301 #  endif
 302 #else
 303 #  define       RSLOP           0
 304 #endif
 305
 306 #if !defined(PACK_MALLOC) && defined(BUCKETS_ROOT2)
 307 #  undef BUCKETS_ROOT2
 308 #endif
 309
 310 #ifdef BUCKETS_ROOT2
 311 #  define BUCKET_TABLE_SHIFT 2
 312 #  define BUCKET_POW2_SHIFT 1
 313 #  define BUCKETS_PER_POW2 2
 314 #else
 315 #  define BUCKET_TABLE_SHIFT MIN_BUC_POW2
 316 #  define BUCKET_POW2_SHIFT 0
 317 #  define BUCKETS_PER_POW2 1
 318 #endif
 319
 320 #if !defined(MEM_ALIGNBYTES) || ((MEM_ALIGNBYTES > 4) && !defined(STRICT_ALIGNMENT))
 321 /* Figure out the alignment of void*. */
 322 struct aligner {
 323   char c;
 324   void *p;
 325 };
 326 #  define ALIGN_SMALL ((int)((caddr_t)&(((struct aligner*)0)->p)))
 327 #else
 328 #  define ALIGN_SMALL MEM_ALIGNBYTES
 329 #endif
 330
 331 #define IF_ALIGN_8(yes,no)      ((ALIGN_SMALL>4) ? (yes) : (no))
 332
 333 #ifdef BUCKETS_ROOT2
 334 #  define MAX_BUCKET_BY_TABLE 13
 335 static u_short buck_size[MAX_BUCKET_BY_TABLE + 1] =
 336   {
 337       0, 0, 0, 0, 4, 4, 8, 12, 16, 24, 32, 48, 64, 80,
 338   };
 339 #  define BUCKET_SIZE(i) ((i) % 2 ? buck_size[i] : (1 << ((i) >> BUCKET_POW2_SHIFT)))
 340 #  define BUCKET_SIZE_REAL(i) ((i) <= MAX_BUCKET_BY_TABLE               \
 341                                ? buck_size[i]                           \
 342                                : ((1 << ((i) >> BUCKET_POW2_SHIFT))     \
 343                                   - MEM_OVERHEAD(i)                     \
 344                                   + POW2_OPTIMIZE_SURPLUS(i)))
 345 #else
 346 #  define BUCKET_SIZE(i) (1 << ((i) >> BUCKET_POW2_SHIFT))
 347 #  define BUCKET_SIZE_REAL(i) (BUCKET_SIZE(i) - MEM_OVERHEAD(i) + POW2_OPTIMIZE_SURPLUS(i))
 348 #endif
 349
 350
 351 #ifdef PACK_MALLOC
 352 /* In this case it is assumed that if we do sbrk() in 2K units, we
 353  * will get 2K aligned arenas (at least after some initial
 354  * alignment). The bucket number of the given subblock is on the start
 355  * of 2K arena which contains the subblock.  Several following bytes
 356  * contain the magic numbers for the subblocks in the block.
 357  *
 358  * Sizes of chunks are powers of 2 for chunks in buckets <=
 359  * MAX_PACKED, after this they are (2^n - sizeof(union overhead)) (to
 360  * get alignment right).
 361  *
 362  * Consider an arena for 2^n with n>MAX_PACKED.  We suppose that
 363  * starts of all the chunks in a 2K arena are in different
 364  * 2^n-byte-long chunks.  If the top of the last chunk is aligned on a
 365  * boundary of 2K block, this means that sizeof(union
 366  * overhead)*"number of chunks" < 2^n, or sizeof(union overhead)*2K <
 367  * 4^n, or n > 6 + log2(sizeof()/2)/2, since a chunk of size 2^n -
 368  * overhead is used.  Since this rules out n = 7 for 8 byte alignment,
 369  * we specialcase allocation of the first of 16 128-byte-long chunks.
 370  *
 371  * Note that with the above assumption we automatically have enough
 372  * place for MAGIC at the start of 2K block.  Note also that we
 373  * overlay union overhead over the chunk, thus the start of small chunks
 374  * is immediately overwritten after freeing.  */
 375 #  define MAX_PACKED_POW2 6
 376 #  define MAX_PACKED (MAX_PACKED_POW2 * BUCKETS_PER_POW2 + BUCKET_POW2_SHIFT)
 377 #  define MAX_POW2_ALGO ((1<<(MAX_PACKED_POW2 + 1)) - M_OVERHEAD)
 378 #  define TWOK_MASK ((1<<LOG_OF_MIN_ARENA) - 1)
 379 #  define TWOK_MASKED(x) ((u_bigint)(x) & ~TWOK_MASK)
 380 #  define TWOK_SHIFT(x) ((u_bigint)(x) & TWOK_MASK)
 381 #  define OV_INDEXp(block) ((u_char*)(TWOK_MASKED(block)))
 382 #  define OV_INDEX(block) (*OV_INDEXp(block))
 383 #  define OV_MAGIC(block,bucket) (*(OV_INDEXp(block) +                  \
 384                                     (TWOK_SHIFT(block)>>                \
 385                                      (bucket>>BUCKET_POW2_SHIFT)) +     \
 386                                     (bucket >= MIN_NEEDS_SHIFT ? 1 : 0)))
 387     /* A bucket can have a shift smaller than it size, we need to
 388        shift its magic number so it will not overwrite index: */
 389 #  ifdef BUCKETS_ROOT2
 390 #    define MIN_NEEDS_SHIFT (7*BUCKETS_PER_POW2 - 1) /* Shift 80 greater than chunk 64. */
 391 #  else
 392 #    define MIN_NEEDS_SHIFT (7*BUCKETS_PER_POW2) /* Shift 128 greater than chunk 32. */
 393 #  endif
 394 #  define CHUNK_SHIFT 0
 395
 396 /* Number of active buckets of given ordinal. */
 397 #ifdef IGNORE_SMALL_BAD_FREE
 398 #define FIRST_BUCKET_WITH_CHECK (6 * BUCKETS_PER_POW2) /* 64 */
 399 #  define N_BLKS(bucket) ( (bucket) < FIRST_BUCKET_WITH_CHECK           \
 400                          ? ((1<<LOG_OF_MIN_ARENA) - 1)/BUCKET_SIZE(bucket) \
 401                          : n_blks[bucket] )
 402 #else
 403 #  define N_BLKS(bucket) n_blks[bucket]
 404 #endif
 405
 406 static u_short n_blks[LOG_OF_MIN_ARENA * BUCKETS_PER_POW2] =
 407   {
 408 #  if BUCKETS_PER_POW2==1
 409       0, 0,
 410       (MIN_BUC_POW2==2 ? 384 : 0),
 411       224, 120, 62, 31, 16, 8, 4, 2
 412 #  else
 413       0, 0, 0, 0,
 414       (MIN_BUC_POW2==2 ? 384 : 0), (MIN_BUC_POW2==2 ? 384 : 0), /* 4, 4 */
 415       224, 149, 120, 80, 62, 41, 31, 25, 16, 16, 8, 8, 4, 4, 2, 2
 416 #  endif
 417   };
 418
 419 /* Shift of the first bucket with the given ordinal inside 2K chunk. */
 420 #ifdef IGNORE_SMALL_BAD_FREE
 421 #  define BLK_SHIFT(bucket) ( (bucket) < FIRST_BUCKET_WITH_CHECK        \
 422                               ? ((1<<LOG_OF_MIN_ARENA)                  \
 423                                  - BUCKET_SIZE(bucket) * N_BLKS(bucket)) \
 424                               : blk_shift[bucket])
 425 #else
 426 #  define BLK_SHIFT(bucket) blk_shift[bucket]
 427 #endif
 428
 429 static u_short blk_shift[LOG_OF_MIN_ARENA * BUCKETS_PER_POW2] =
 430   {
 431 #  if BUCKETS_PER_POW2==1
 432       0, 0,
 433       (MIN_BUC_POW2==2 ? 512 : 0),
 434       256, 128, 64, 64,                 /* 8 to 64 */
 435       16*sizeof(union overhead),
 436       8*sizeof(union overhead),
 437       4*sizeof(union overhead),
 438       2*sizeof(union overhead),
 439 #  else
 440       0, 0, 0, 0,
 441       (MIN_BUC_POW2==2 ? 512 : 0), (MIN_BUC_POW2==2 ? 512 : 0),
 442       256, 260, 128, 128, 64, 80, 64, 48, /* 8 to 96 */
 443       16*sizeof(union overhead), 16*sizeof(union overhead),
 444       8*sizeof(union overhead), 8*sizeof(union overhead),
 445       4*sizeof(union overhead), 4*sizeof(union overhead),
 446       2*sizeof(union overhead), 2*sizeof(union overhead),
 447 #  endif
 448   };
 449
 450 #else  /* !PACK_MALLOC */
 451
 452 #  define OV_MAGIC(block,bucket) (block)->ov_magic
 453 #  define OV_INDEX(block) (block)->ov_index
 454 #  define CHUNK_SHIFT 1
 455 #  define MAX_PACKED -1
 456 #endif /* !PACK_MALLOC */
 457
 458 #define M_OVERHEAD (sizeof(union overhead) + RSLOP)
 459
 460 #ifdef PACK_MALLOC
 461 #  define MEM_OVERHEAD(bucket) \
 462   (bucket <= MAX_PACKED ? 0 : M_OVERHEAD)
 463 #  ifdef SMALL_BUCKET_VIA_TABLE
 464 #    define START_SHIFTS_BUCKET ((MAX_PACKED_POW2 + 1) * BUCKETS_PER_POW2)
 465 #    define START_SHIFT MAX_PACKED_POW2
 466 #    ifdef BUCKETS_ROOT2                /* Chunks of size 3*2^n. */
 467 #      define SIZE_TABLE_MAX 80
 468 #    else
 469 #      define SIZE_TABLE_MAX 64
 470 #    endif
 471 static char bucket_of[] =
 472   {
 473 #    ifdef BUCKETS_ROOT2                /* Chunks of size 3*2^n. */
 474       /* 0 to 15 in 4-byte increments. */
 475       (sizeof(void*) > 4 ? 6 : 5),      /* 4/8, 5-th bucket for better reports */
 476       6,                                /* 8 */
 477       IF_ALIGN_8(8,7), 8,               /* 16/12, 16 */
 478       9, 9, 10, 10,                     /* 24, 32 */
 479       11, 11, 11, 11,                   /* 48 */
 480       12, 12, 12, 12,                   /* 64 */
 481       13, 13, 13, 13,                   /* 80 */
 482       13, 13, 13, 13                    /* 80 */
 483 #    else /* !BUCKETS_ROOT2 */
 484       /* 0 to 15 in 4-byte increments. */
 485       (sizeof(void*) > 4 ? 3 : 2),
 486       3,
 487       4, 4,
 488       5, 5, 5, 5,
 489       6, 6, 6, 6,
 490       6, 6, 6, 6
 491 #    endif /* !BUCKETS_ROOT2 */
 492   };
 493 #  else  /* !SMALL_BUCKET_VIA_TABLE */
 494 #    define START_SHIFTS_BUCKET MIN_BUCKET
 495 #    define START_SHIFT (MIN_BUC_POW2 - 1)
 496 #  endif /* !SMALL_BUCKET_VIA_TABLE */
 497 #else  /* !PACK_MALLOC */
 498 #  define MEM_OVERHEAD(bucket) M_OVERHEAD
 499 #  ifdef SMALL_BUCKET_VIA_TABLE
 500 #    undef SMALL_BUCKET_VIA_TABLE
 501 #  endif
 502 #  define START_SHIFTS_BUCKET MIN_BUCKET
 503 #  define START_SHIFT (MIN_BUC_POW2 - 1)
 504 #endif /* !PACK_MALLOC */
 505
 506 /*
 507  * Big allocations are often of the size 2^n bytes. To make them a
 508  * little bit better, make blocks of size 2^n+pagesize for big n.
 509  */
 510
 511 #ifdef TWO_POT_OPTIMIZE
 512
 513 #  ifndef PERL_PAGESIZE
 514 #    define PERL_PAGESIZE 4096
 515 #  endif
 516 #  ifndef FIRST_BIG_POW2
 517 #    define FIRST_BIG_POW2 15   /* 32K, 16K is used too often. */
 518 #  endif
 519 #  define FIRST_BIG_BLOCK (1<<FIRST_BIG_POW2)
 520 /* If this value or more, check against bigger blocks. */
 521 #  define FIRST_BIG_BOUND (FIRST_BIG_BLOCK - M_OVERHEAD)
 522 /* If less than this value, goes into 2^n-overhead-block. */
 523 #  define LAST_SMALL_BOUND ((FIRST_BIG_BLOCK>>1) - M_OVERHEAD)
 524
 525 #  define POW2_OPTIMIZE_ADJUST(nbytes)                          \
 526    ((nbytes >= FIRST_BIG_BOUND) ? nbytes -= PERL_PAGESIZE : 0)
 527 #  define POW2_OPTIMIZE_SURPLUS(bucket)                         \
 528    ((bucket >= FIRST_BIG_POW2 * BUCKETS_PER_POW2) ? PERL_PAGESIZE : 0)
 529
 530 #else  /* !TWO_POT_OPTIMIZE */
 531 #  define POW2_OPTIMIZE_ADJUST(nbytes)
 532 #  define POW2_OPTIMIZE_SURPLUS(bucket) 0
 533 #endif /* !TWO_POT_OPTIMIZE */
 534
 535 #if defined(HAS_64K_LIMIT) && defined(PERL_CORE)
 536 #  define BARK_64K_LIMIT(what,nbytes,size)                              \
 537         if (nbytes > 0xffff) {                                          \
 538                 PerlIO_printf(PerlIO_stderr(),                          \
 539                               "%s too large: %lx\n", what, size);       \
 540                 my_exit(1);                                             \
 541         }
 542 #else /* !HAS_64K_LIMIT || !PERL_CORE */
 543 #  define BARK_64K_LIMIT(what,nbytes,size)
 544 #endif /* !HAS_64K_LIMIT || !PERL_CORE */
 545
 546 #ifndef MIN_SBRK
 547 #  define MIN_SBRK 2048
 548 #endif
 549
 550 #ifndef FIRST_SBRK
 551 #  define FIRST_SBRK (48*1024)
 552 #endif
 553
 554 /* Minimal sbrk in percents of what is already alloced. */
 555 #ifndef MIN_SBRK_FRAC
 556 #  define MIN_SBRK_FRAC 3
 557 #endif
 558
 559 #ifndef SBRK_ALLOW_FAILURES
 560 #  define SBRK_ALLOW_FAILURES 3
 561 #endif
 562
 563 #ifndef SBRK_FAILURE_PRICE
 564 #  define SBRK_FAILURE_PRICE 50
 565 #endif
 566
 567 #if defined(PERL_EMERGENCY_SBRK) && defined(PERL_CORE)
 568
 569 #  ifndef BIG_SIZE
 570 #    define BIG_SIZE (1<<16)            /* 64K */
 571 #  endif
 572
 573 #ifdef I_MACH_CTHREADS
 574 #undef  MUTEX_LOCK
 575 #define MUTEX_LOCK(m)   STMT_START { if (*m) mutex_lock(*m); } STMT_END
 576 #undef  MUTEX_UNLOCK
 577 #define MUTEX_UNLOCK(m) STMT_START { if (*m) mutex_unlock(*m); } STMT_END
 578 #endif
 579
 580 static char *emergency_buffer;
 581 static MEM_SIZE emergency_buffer_size;
 582 static Malloc_t emergency_sbrk(MEM_SIZE size);
 583
 584 static Malloc_t
 585 emergency_sbrk(MEM_SIZE size)
 586 {
 587     MEM_SIZE rsize = (((size - 1)>>LOG_OF_MIN_ARENA) + 1)<<LOG_OF_MIN_ARENA;
 588
 589     if (size >= BIG_SIZE) {
 590         /* Give the possibility to recover: */
 591         MUTEX_UNLOCK(&PL_malloc_mutex);
 592         croak("Out of memory during \"large\" request for %i bytes", size);
 593     }
 594
 595     if (emergency_buffer_size >= rsize) {
 596         char *old = emergency_buffer;
 597
 598         emergency_buffer_size -= rsize;
 599         emergency_buffer += rsize;
 600         return old;
 601     } else {
 602         dTHR;
 603         /* First offense, give a possibility to recover by dieing. */
 604         /* No malloc involved here: */
 605         GV **gvp = (GV**)hv_fetch(PL_defstash, "^M", 2, 0);
 606         SV *sv;
 607         char *pv;
 608         int have = 0;
 609
 610         if (emergency_buffer_size) {
 611             add_to_chain(emergency_buffer, emergency_buffer_size, 0);
 612             emergency_buffer_size = 0;
 613             emergency_buffer = Nullch;
 614             have = 1;
 615         }
 616         if (!gvp) gvp = (GV**)hv_fetch(PL_defstash, "\015", 1, 0);
 617         if (!gvp || !(sv = GvSV(*gvp)) || !SvPOK(sv)
 618             || (SvLEN(sv) < (1<<LOG_OF_MIN_ARENA) - M_OVERHEAD)) {
 619             if (have)
 620                 goto do_croak;
 621             return (char *)-1;          /* Now die die die... */
 622         }
 623         /* Got it, now detach SvPV: */
 624         pv = SvPV(sv, PL_na);
 625         /* Check alignment: */
 626         if (((UV)(pv - sizeof(union overhead))) & ((1<<LOG_OF_MIN_ARENA) - 1)) {
 627             PerlIO_puts(PerlIO_stderr(),"Bad alignment of $^M!\n");
 628             return (char *)-1;          /* die die die */
 629         }
 630
 631         emergency_buffer = pv - sizeof(union overhead);
 632         emergency_buffer_size = malloced_size(pv) + M_OVERHEAD;
 633         SvPOK_off(sv);
 634         SvPVX(sv) = Nullch;
 635         SvCUR(sv) = SvLEN(sv) = 0;
 636     }
 637   do_croak:
 638     MUTEX_UNLOCK(&PL_malloc_mutex);
 639     croak("Out of memory during request for %i bytes", size);
 640 }
 641
 642 #else /* !(defined(PERL_EMERGENCY_SBRK) && defined(PERL_CORE)) */
 643 #  define emergency_sbrk(size)  -1
 644 #endif /* !(defined(PERL_EMERGENCY_SBRK) && defined(PERL_CORE)) */
 645
 646 /*
 647  * nextf[i] is the pointer to the next free block of size 2^i.  The
 648  * smallest allocatable block is 8 bytes.  The overhead information
 649  * precedes the data area returned to the user.
 650  */
 651 #define NBUCKETS (32*BUCKETS_PER_POW2 + 1)
 652 static  union overhead *nextf[NBUCKETS];
 653
 654 #ifdef USE_PERL_SBRK
 655 #define sbrk(a) Perl_sbrk(a)
 656 Malloc_t Perl_sbrk _((int size));
 657 #else
 658 #ifdef DONT_DECLARE_STD
 659 #ifdef I_UNISTD
 660 #include <unistd.h>
 661 #endif
 662 #else
 663 extern  Malloc_t sbrk(int);
 664 #endif
 665 #endif
 666
 667 #ifdef DEBUGGING_MSTATS
 668 /*
 669  * nmalloc[i] is the difference between the number of mallocs and frees
 670  * for a given block size.
 671  */
 672 static  u_int nmalloc[NBUCKETS];
 673 static  u_int sbrk_slack;
 674 static  u_int start_slack;
 675 #endif
 676
 677 static  u_int goodsbrk;
 678
 679 #ifdef DEBUGGING
 680 #undef ASSERT
 681 #define ASSERT(p,diag)   if (!(p)) botch(diag,STRINGIFY(p));  else
 682 static void
 683 botch(char *diag, char *s)
 684 {
 685         PerlIO_printf(PerlIO_stderr(), "assertion botched (%s?): %s\n", diag, s);
 686         PerlProc_abort();
 687 }
 688 #else
 689 #define ASSERT(p, diag)
 690 #endif
 691
 692 Malloc_t
 693 malloc(register size_t nbytes)
 694 {
 695         register union overhead *p;
 696         register int bucket;
 697         register MEM_SIZE shiftr;
 698
 699 #if defined(DEBUGGING) || defined(RCHECK)
 700         MEM_SIZE size = nbytes;
 701 #endif
 702
 703         BARK_64K_LIMIT("Allocation",nbytes,nbytes);
 704 #ifdef DEBUGGING
 705         if ((long)nbytes < 0)
 706                 croak("%s", "panic: malloc");
 707 #endif
 708
 709         MUTEX_LOCK(&PL_malloc_mutex);
 710         /*
 711          * Convert amount of memory requested into
 712          * closest block size stored in hash buckets
 713          * which satisfies request.  Account for
 714          * space used per block for accounting.
 715          */
 716 #ifdef PACK_MALLOC
 717 #  ifdef SMALL_BUCKET_VIA_TABLE
 718         if (nbytes == 0)
 719             bucket = MIN_BUCKET;
 720         else if (nbytes <= SIZE_TABLE_MAX) {
 721             bucket = bucket_of[(nbytes - 1) >> BUCKET_TABLE_SHIFT];
 722         } else
 723 #  else
 724         if (nbytes == 0)
 725             nbytes = 1;
 726         if (nbytes <= MAX_POW2_ALGO) goto do_shifts;
 727         else
 728 #  endif
 729 #endif
 730         {
 731             POW2_OPTIMIZE_ADJUST(nbytes);
 732             nbytes += M_OVERHEAD;
 733             nbytes = (nbytes + 3) &~ 3;
 734           do_shifts:
 735             shiftr = (nbytes - 1) >> START_SHIFT;
 736             bucket = START_SHIFTS_BUCKET;
 737             /* apart from this loop, this is O(1) */
 738             while (shiftr >>= 1)
 739                 bucket += BUCKETS_PER_POW2;
 740         }
 741         /*
 742          * If nothing in hash bucket right now,
 743          * request more memory from the system.
 744          */
 745         if (nextf[bucket] == NULL)
 746                 morecore(bucket);
 747         if ((p = nextf[bucket]) == NULL) {
 748                 MUTEX_UNLOCK(&PL_malloc_mutex);
 749 #ifdef PERL_CORE
 750                 if (!PL_nomemok) {
 751                     PerlIO_puts(PerlIO_stderr(),"Out of memory!\n");
 752                     my_exit(1);
 753                 }
 754 #else
 755                 return (NULL);
 756 #endif
 757         }
 758
 759         DEBUG_m(PerlIO_printf(Perl_debug_log,
 760                               "0x%lx: (%05lu) malloc %ld bytes\n",
 761                               (unsigned long)(p+1), (unsigned long)(PL_an++),
 762                               (long)size));
 763
 764         /* remove from linked list */
 765 #if defined(RCHECK)
 766         if (((UV)p) & (MEM_ALIGNBYTES - 1))
 767             PerlIO_printf(PerlIO_stderr(), "Corrupt malloc ptr 0x%lx at 0x%lx\n",
 768                 (unsigned long)*((int*)p),(unsigned long)p);
 769 #endif
 770         nextf[bucket] = p->ov_next;
 771 #ifdef IGNORE_SMALL_BAD_FREE
 772         if (bucket >= FIRST_BUCKET_WITH_CHECK)
 773 #endif
 774             OV_MAGIC(p, bucket) = MAGIC;
 775 #ifndef PACK_MALLOC
 776         OV_INDEX(p) = bucket;
 777 #endif
 778 #ifdef RCHECK
 779         /*
 780          * Record allocated size of block and
 781          * bound space with magic numbers.
 782          */
 783         p->ov_rmagic = RMAGIC;
 784         if (bucket <= MAX_SHORT_BUCKET) {
 785             int i;
 786
 787             nbytes = size + M_OVERHEAD;
 788             p->ov_size = nbytes - 1;
 789             if ((i = nbytes & 3)) {
 790                 i = 4 - i;
 791                 while (i--)
 792                     *((char *)((caddr_t)p + nbytes - RSLOP + i)) = RMAGIC_C;
 793             }
 794             nbytes = (nbytes + 3) &~ 3;
 795             *((u_int *)((caddr_t)p + nbytes - RSLOP)) = RMAGIC;
 796         }
 797 #endif
 798         MUTEX_UNLOCK(&PL_malloc_mutex);
 799         return ((Malloc_t)(p + CHUNK_SHIFT));
 800 }
 801
 802 static char *last_sbrk_top;
 803 static char *last_op;                   /* This arena can be easily extended. */
 804 static int sbrked_remains;
 805 static int sbrk_good = SBRK_ALLOW_FAILURES * SBRK_FAILURE_PRICE;
 806
 807 #ifdef DEBUGGING_MSTATS
 808 static int sbrks;
 809 #endif
 810
 811 struct chunk_chain_s {
 812     struct chunk_chain_s *next;
 813     MEM_SIZE size;
 814 };
 815 static struct chunk_chain_s *chunk_chain;
 816 static int n_chunks;
 817 static char max_bucket;
 818
 819 /* Cutoff a piece of one of the chunks in the chain.  Prefer smaller chunk. */
 820 static void *
 821 get_from_chain(MEM_SIZE size)
 822 {
 823     struct chunk_chain_s *elt = chunk_chain, **oldp = &chunk_chain;
 824     struct chunk_chain_s **oldgoodp = NULL;
 825     long min_remain = LONG_MAX;
 826
 827     while (elt) {
 828         if (elt->size >= size) {
 829             long remains = elt->size - size;
 830             if (remains >= 0 && remains < min_remain) {
 831                 oldgoodp = oldp;
 832                 min_remain = remains;
 833             }
 834             if (remains == 0) {
 835                 break;
 836             }
 837         }
 838         oldp = &( elt->next );
 839         elt = elt->next;
 840     }
 841     if (!oldgoodp) return NULL;
 842     if (min_remain) {
 843         void *ret = *oldgoodp;
 844         struct chunk_chain_s *next = (*oldgoodp)->next;
 845
 846         *oldgoodp = (struct chunk_chain_s *)((char*)ret + size);
 847         (*oldgoodp)->size = min_remain;
 848         (*oldgoodp)->next = next;
 849         return ret;
 850     } else {
 851         void *ret = *oldgoodp;
 852         *oldgoodp = (*oldgoodp)->next;
 853         n_chunks--;
 854         return ret;
 855     }
 856 }
 857
 858 static void
 859 add_to_chain(void *p, MEM_SIZE size, MEM_SIZE chip)
 860 {
 861     struct chunk_chain_s *next = chunk_chain;
 862     char *cp = (char*)p;
 863
 864     cp += chip;
 865     chunk_chain = (struct chunk_chain_s *)cp;
 866     chunk_chain->size = size - chip;
 867     chunk_chain->next = next;
 868     n_chunks++;
 869 }
 870
 871 static void *
 872 get_from_bigger_buckets(int bucket, MEM_SIZE size)
 873 {
 874     int price = 1;
 875     static int bucketprice[NBUCKETS];
 876     while (bucket <= max_bucket) {
 877         /* We postpone stealing from bigger buckets until we want it
 878            often enough. */
 879         if (nextf[bucket] && bucketprice[bucket]++ >= price) {
 880             /* Steal it! */
 881             void *ret = (void*)(nextf[bucket] - 1 + CHUNK_SHIFT);
 882             bucketprice[bucket] = 0;
 883             if (((char*)nextf[bucket]) - M_OVERHEAD == last_op) {
 884                 last_op = NULL;         /* Disable optimization */
 885             }
 886             nextf[bucket] = nextf[bucket]->ov_next;
 887 #ifdef DEBUGGING_MSTATS
 888             nmalloc[bucket]--;
 889             start_slack -= M_OVERHEAD;
 890 #endif
 891             add_to_chain(ret, (BUCKET_SIZE(bucket) +
 892                                POW2_OPTIMIZE_SURPLUS(bucket)),
 893                          size);
 894             return ret;
 895         }
 896         bucket++;
 897     }
 898     return NULL;
 899 }
 900
 901 static union overhead *
 902 getpages(int needed, int *nblksp, int bucket)
 903 {
 904     /* Need to do (possibly expensive) system call. Try to
 905        optimize it for rare calling. */
 906     MEM_SIZE require = needed - sbrked_remains;
 907     char *cp;
 908     union overhead *ovp;
 909     int slack = 0;
 910
 911     if (sbrk_good > 0) {
 912         if (!last_sbrk_top && require < FIRST_SBRK)
 913             require = FIRST_SBRK;
 914         else if (require < MIN_SBRK) require = MIN_SBRK;
 915
 916         if (require < goodsbrk * MIN_SBRK_FRAC / 100)
 917             require = goodsbrk * MIN_SBRK_FRAC / 100;
 918         require = ((require - 1 + MIN_SBRK) / MIN_SBRK) * MIN_SBRK;
 919     } else {
 920         require = needed;
 921         last_sbrk_top = 0;
 922         sbrked_remains = 0;
 923     }
 924
 925     DEBUG_m(PerlIO_printf(Perl_debug_log,
 926                           "sbrk(%ld) for %ld-byte-long arena\n",
 927                           (long)require, (long) needed));
 928     cp = (char *)sbrk(require);
 929 #ifdef DEBUGGING_MSTATS
 930     sbrks++;
 931 #endif
 932     if (cp == last_sbrk_top) {
 933         /* Common case, anything is fine. */
 934         sbrk_good++;
 935         ovp = (union overhead *) (cp - sbrked_remains);
 936         sbrked_remains = require - (needed - sbrked_remains);
 937     } else if (cp == (char *)-1) { /* no more room! */
 938         ovp = (union overhead *)emergency_sbrk(needed);
 939         if (ovp == (union overhead *)-1)
 940             return 0;
 941         return ovp;
 942     } else {                    /* Non-continuous or first sbrk(). */
 943         long add = sbrked_remains;
 944         char *newcp;
 945
 946         if (sbrked_remains) {   /* Put rest into chain, we
 947                                    cannot use it right now. */
 948             add_to_chain((void*)(last_sbrk_top - sbrked_remains),
 949                          sbrked_remains, 0);
 950         }
 951
 952         /* Second, check alignment. */
 953         slack = 0;
 954
 955 #ifndef atarist /* on the atari we dont have to worry about this */
 956 #  ifndef I286  /* The sbrk(0) call on the I286 always returns the next segment */
 957
 958         /* CHUNK_SHIFT is 1 for PACK_MALLOC, 0 otherwise. */
 959         if ((UV)cp & (0x7FF >> CHUNK_SHIFT)) { /* Not aligned. */
 960             slack = (0x800 >> CHUNK_SHIFT)
 961                 - ((UV)cp & (0x7FF >> CHUNK_SHIFT));
 962             add += slack;
 963         }
 964 #  endif
 965 #endif /* atarist */
 966
 967         if (add) {
 968             DEBUG_m(PerlIO_printf(Perl_debug_log,
 969                                   "sbrk(%ld) to fix non-continuous/off-page sbrk:\n\t%ld for alignement,\t%ld were assumed to come from the tail of the previous sbrk\n",
 970                                   (long)add, (long) slack,
 971                                   (long) sbrked_remains));
 972             newcp = (char *)sbrk(add);
 973 #if defined(DEBUGGING_MSTATS)
 974             sbrks++;
 975             sbrk_slack += add;
 976 #endif
 977             if (newcp != cp + require) {
 978                 /* Too bad: even rounding sbrk() is not continuous.*/
 979                 DEBUG_m(PerlIO_printf(Perl_debug_log,
 980                                       "failed to fix bad sbrk()\n"));
 981 #ifdef PACK_MALLOC
 982                 if (slack) {
 983                     MUTEX_UNLOCK(&PL_malloc_mutex);
 984                     croak("%s", "panic: Off-page sbrk");
 985                 }
 986 #endif
 987                 if (sbrked_remains) {
 988                     /* Try again. */
 989 #if defined(DEBUGGING_MSTATS)
 990                     sbrk_slack += require;
 991 #endif
 992                     require = needed;
 993                     DEBUG_m(PerlIO_printf(Perl_debug_log,
 994                                           "straight sbrk(%ld)\n",
 995                                           (long)require));
 996                     cp = (char *)sbrk(require);
 997 #ifdef DEBUGGING_MSTATS
 998                     sbrks++;
 999 #endif
1000                     if (cp == (char *)-1)
1001                         return 0;
1002                 }
1003                 sbrk_good = -1; /* Disable optimization!
1004                                    Continue with not-aligned... */
1005             } else {
1006                 cp += slack;
1007                 require += sbrked_remains;
1008             }
1009         }
1010
1011         if (last_sbrk_top) {
1012             sbrk_good -= SBRK_FAILURE_PRICE;
1013         }
1014
1015         ovp = (union overhead *) cp;
1016         /*
1017          * Round up to minimum allocation size boundary
1018          * and deduct from block count to reflect.
1019          */
1020
1021 #ifndef I286    /* Again, this should always be ok on an 80286 */
1022         if ((UV)ovp & 7) {
1023             ovp = (union overhead *)(((UV)ovp + 8) & ~7);
1024             DEBUG_m(PerlIO_printf(Perl_debug_log,
1025                                   "fixing sbrk(): %d bytes off machine alignement\n",
1026                                   (int)((UV)ovp & 7)));
1027             (*nblksp)--;
1028 # if defined(DEBUGGING_MSTATS)
1029             /* This is only approx. if TWO_POT_OPTIMIZE: */
1030             sbrk_slack += (1 << bucket);
1031 # endif
1032         }
1033 #endif
1034         sbrked_remains = require - needed;
1035     }
1036     last_sbrk_top = cp + require;
1037     last_op = (char*) cp;
1038 #ifdef DEBUGGING_MSTATS
1039     goodsbrk += require;
1040 #endif
1041     return ovp;
1042 }
1043
1044 static int
1045 getpages_adjacent(int require)
1046 {
1047     if (require <= sbrked_remains) {
1048         sbrked_remains -= require;
1049     } else {
1050         char *cp;
1051
1052         require -= sbrked_remains;
1053         /* We do not try to optimize sbrks here, we go for place. */
1054         cp = (char*) sbrk(require);
1055 #ifdef DEBUGGING_MSTATS
1056         sbrks++;
1057         goodsbrk += require;
1058 #endif
1059         if (cp == last_sbrk_top) {
1060             sbrked_remains = 0;
1061             last_sbrk_top = cp + require;
1062         } else {
1063             if (cp == (char*)-1) {      /* Out of memory */
1064 #ifdef DEBUGGING_MSTATS
1065                 goodsbrk -= require;
1066 #endif
1067                 return 0;
1068             }
1069             /* Report the failure: */
1070             if (sbrked_remains)
1071                 add_to_chain((void*)(last_sbrk_top - sbrked_remains),
1072                              sbrked_remains, 0);
1073             add_to_chain((void*)cp, require, 0);
1074             sbrk_good -= SBRK_FAILURE_PRICE;
1075             sbrked_remains = 0;
1076             last_sbrk_top = 0;
1077             last_op = 0;
1078             return 0;
1079         }
1080     }
1081
1082     return 1;
1083 }
1084
1085 /*
1086  * Allocate more memory to the indicated bucket.
1087  */
1088 static void
1089 morecore(register int bucket)
1090 {
1091         register union overhead *ovp;
1092         register int rnu;       /* 2^rnu bytes will be requested */
1093         int nblks;              /* become nblks blocks of the desired size */
1094         register MEM_SIZE siz, needed;
1095
1096         if (nextf[bucket])
1097                 return;
1098         if (bucket == sizeof(MEM_SIZE)*8*BUCKETS_PER_POW2) {
1099             MUTEX_UNLOCK(&PL_malloc_mutex);
1100             croak("%s", "Out of memory during ridiculously large request");
1101         }
1102         if (bucket > max_bucket)
1103             max_bucket = bucket;
1104
1105         rnu = ( (bucket <= (LOG_OF_MIN_ARENA << BUCKET_POW2_SHIFT))
1106                 ? LOG_OF_MIN_ARENA
1107                 : (bucket >> BUCKET_POW2_SHIFT) );
1108         /* This may be overwritten later: */
1109         nblks = 1 << (rnu - (bucket >> BUCKET_POW2_SHIFT)); /* how many blocks to get */
1110         needed = ((MEM_SIZE)1 << rnu) + POW2_OPTIMIZE_SURPLUS(bucket);
1111         if (nextf[rnu << BUCKET_POW2_SHIFT]) { /* 2048b bucket. */
1112             ovp = nextf[rnu << BUCKET_POW2_SHIFT] - 1 + CHUNK_SHIFT;
1113             nextf[rnu << BUCKET_POW2_SHIFT]
1114                 = nextf[rnu << BUCKET_POW2_SHIFT]->ov_next;
1115 #ifdef DEBUGGING_MSTATS
1116             nmalloc[rnu << BUCKET_POW2_SHIFT]--;
1117             start_slack -= M_OVERHEAD;
1118 #endif
1119             DEBUG_m(PerlIO_printf(Perl_debug_log,
1120                                   "stealing %ld bytes from %ld arena\n",
1121                                   (long) needed, (long) rnu << BUCKET_POW2_SHIFT));
1122         } else if (chunk_chain
1123                    && (ovp = (union overhead*) get_from_chain(needed))) {
1124             DEBUG_m(PerlIO_printf(Perl_debug_log,
1125                                   "stealing %ld bytes from chain\n",
1126                                   (long) needed));
1127         } else if ( (ovp = (union overhead*)
1128                      get_from_bigger_buckets((rnu << BUCKET_POW2_SHIFT) + 1,
1129                                              needed)) ) {
1130             DEBUG_m(PerlIO_printf(Perl_debug_log,
1131                                   "stealing %ld bytes from bigger buckets\n",
1132                                   (long) needed));
1133         } else if (needed <= sbrked_remains) {
1134             ovp = (union overhead *)(last_sbrk_top - sbrked_remains);
1135             sbrked_remains -= needed;
1136             last_op = (char*)ovp;
1137         } else
1138             ovp = getpages(needed, &nblks, bucket);
1139
1140         if (!ovp)
1141             return;
1142
1143         /*
1144          * Add new memory allocated to that on
1145          * free list for this hash bucket.
1146          */
1147         siz = BUCKET_SIZE(bucket);
1148 #ifdef PACK_MALLOC
1149         *(u_char*)ovp = bucket; /* Fill index. */
1150         if (bucket <= MAX_PACKED) {
1151             ovp = (union overhead *) ((char*)ovp + BLK_SHIFT(bucket));
1152             nblks = N_BLKS(bucket);
1153 #  ifdef DEBUGGING_MSTATS
1154             start_slack += BLK_SHIFT(bucket);
1155 #  endif
1156         } else if (bucket < LOG_OF_MIN_ARENA * BUCKETS_PER_POW2) {
1157             ovp = (union overhead *) ((char*)ovp + BLK_SHIFT(bucket));
1158             siz -= sizeof(union overhead);
1159         } else ovp++;           /* One chunk per block. */
1160 #endif /* PACK_MALLOC */
1161         nextf[bucket] = ovp;
1162 #ifdef DEBUGGING_MSTATS
1163         nmalloc[bucket] += nblks;
1164         if (bucket > MAX_PACKED) {
1165             start_slack += M_OVERHEAD * nblks;
1166         }
1167 #endif
1168         while (--nblks > 0) {
1169                 ovp->ov_next = (union overhead *)((caddr_t)ovp + siz);
1170                 ovp = (union overhead *)((caddr_t)ovp + siz);
1171         }
1172         /* Not all sbrks return zeroed memory.*/
1173         ovp->ov_next = (union overhead *)NULL;
1174 #ifdef PACK_MALLOC
1175         if (bucket == 7*BUCKETS_PER_POW2) { /* Special case, explanation is above. */
1176             union overhead *n_op = nextf[7*BUCKETS_PER_POW2]->ov_next;
1177             nextf[7*BUCKETS_PER_POW2] =
1178                 (union overhead *)((caddr_t)nextf[7*BUCKETS_PER_POW2]
1179                                    - sizeof(union overhead));
1180             nextf[7*BUCKETS_PER_POW2]->ov_next = n_op;
1181         }
1182 #endif /* !PACK_MALLOC */
1183 }
1184
1185 Free_t
1186 free(void *mp)
1187 {
1188         register MEM_SIZE size;
1189         register union overhead *ovp;
1190         char *cp = (char*)mp;
1191 #ifdef PACK_MALLOC
1192         u_char bucket;
1193 #endif
1194
1195         DEBUG_m(PerlIO_printf(Perl_debug_log,
1196                               "0x%lx: (%05lu) free\n",
1197                               (unsigned long)cp, (unsigned long)(PL_an++)));
1198
1199         if (cp == NULL)
1200                 return;
1201         ovp = (union overhead *)((caddr_t)cp
1202                                 - sizeof (union overhead) * CHUNK_SHIFT);
1203 #ifdef PACK_MALLOC
1204         bucket = OV_INDEX(ovp);
1205 #endif
1206 #ifdef IGNORE_SMALL_BAD_FREE
1207         if ((bucket >= FIRST_BUCKET_WITH_CHECK)
1208             && (OV_MAGIC(ovp, bucket) != MAGIC))
1209 #else
1210         if (OV_MAGIC(ovp, bucket) != MAGIC)
1211 #endif
1212             {
1213                 static int bad_free_warn = -1;
1214                 if (bad_free_warn == -1) {
1215                     char *pbf = PerlEnv_getenv("PERL_BADFREE");
1216                     bad_free_warn = (pbf) ? atoi(pbf) : 1;
1217                 }
1218                 if (!bad_free_warn)
1219                     return;
1220 #ifdef RCHECK
1221                 warn("%s free() ignored",
1222                     ovp->ov_rmagic == RMAGIC - 1 ? "Duplicate" : "Bad");
1223 #else
1224                 warn("%s", "Bad free() ignored");
1225 #endif
1226                 return;                         /* sanity */
1227             }
1228         MUTEX_LOCK(&PL_malloc_mutex);
1229 #ifdef RCHECK
1230         ASSERT(ovp->ov_rmagic == RMAGIC, "chunk's head overwrite");
1231         if (OV_INDEX(ovp) <= MAX_SHORT_BUCKET) {
1232             int i;
1233             MEM_SIZE nbytes = ovp->ov_size + 1;
1234
1235             if ((i = nbytes & 3)) {
1236                 i = 4 - i;
1237                 while (i--) {
1238                     ASSERT(*((char *)((caddr_t)ovp + nbytes - RSLOP + i))
1239                            == RMAGIC_C, "chunk's tail overwrite");
1240                 }
1241             }
1242             nbytes = (nbytes + 3) &~ 3;
1243             ASSERT(*(u_int *)((caddr_t)ovp + nbytes - RSLOP) == RMAGIC, "chunk's tail overwrite");
1244         }
1245         ovp->ov_rmagic = RMAGIC - 1;
1246 #endif
1247         ASSERT(OV_INDEX(ovp) < NBUCKETS, "chunk's head overwrite");
1248         size = OV_INDEX(ovp);
1249         ovp->ov_next = nextf[size];
1250         nextf[size] = ovp;
1251         MUTEX_UNLOCK(&PL_malloc_mutex);
1252 }
1253
1254 /*
1255  * When a program attempts "storage compaction" as mentioned in the
1256  * old malloc man page, it realloc's an already freed block.  Usually
1257  * this is the last block it freed; occasionally it might be farther
1258  * back.  We have to search all the free lists for the block in order
1259  * to determine its bucket: 1st we make one pass thru the lists
1260  * checking only the first block in each; if that fails we search
1261  * ``reall_srchlen'' blocks in each list for a match (the variable
1262  * is extern so the caller can modify it).  If that fails we just copy
1263  * however many bytes was given to realloc() and hope it's not huge.
1264  */
1265 #define reall_srchlen  4        /* 4 should be plenty, -1 =>'s whole list */
1266
1267 Malloc_t
1268 realloc(void *mp, size_t nbytes)
1269 {
1270         register MEM_SIZE onb;
1271         union overhead *ovp;
1272         char *res;
1273         int prev_bucket;
1274         register int bucket;
1275         int was_alloced = 0, incr;
1276         char *cp = (char*)mp;
1277
1278 #if defined(DEBUGGING) || !defined(PERL_CORE)
1279         MEM_SIZE size = nbytes;
1280
1281         if ((long)nbytes < 0)
1282                 croak("%s", "panic: realloc");
1283 #endif
1284
1285         BARK_64K_LIMIT("Reallocation",nbytes,size);
1286         if (!cp)
1287                 return malloc(nbytes);
1288
1289         MUTEX_LOCK(&PL_malloc_mutex);
1290         ovp = (union overhead *)((caddr_t)cp
1291                                 - sizeof (union overhead) * CHUNK_SHIFT);
1292         bucket = OV_INDEX(ovp);
1293 #ifdef IGNORE_SMALL_BAD_FREE
1294         if ((bucket < FIRST_BUCKET_WITH_CHECK)
1295             || (OV_MAGIC(ovp, bucket) == MAGIC))
1296 #else
1297         if (OV_MAGIC(ovp, bucket) == MAGIC)
1298 #endif
1299         {
1300                 was_alloced = 1;
1301         } else {
1302                 /*
1303                  * Already free, doing "compaction".
1304                  *
1305                  * Search for the old block of memory on the
1306                  * free list.  First, check the most common
1307                  * case (last element free'd), then (this failing)
1308                  * the last ``reall_srchlen'' items free'd.
1309                  * If all lookups fail, then assume the size of
1310                  * the memory block being realloc'd is the
1311                  * smallest possible.
1312                  */
1313                 if ((bucket = findbucket(ovp, 1)) < 0 &&
1314                     (bucket = findbucket(ovp, reall_srchlen)) < 0)
1315                         bucket = 0;
1316         }
1317         onb = BUCKET_SIZE_REAL(bucket);
1318         /*
1319          *  avoid the copy if same size block.
1320          *  We are not agressive with boundary cases. Note that it might
1321          *  (for a small number of cases) give false negative if
1322          *  both new size and old one are in the bucket for
1323          *  FIRST_BIG_POW2, but the new one is near the lower end.
1324          *
1325          *  We do not try to go to 1.5 times smaller bucket so far.
1326          */
1327         if (nbytes > onb) incr = 1;
1328         else {
1329 #ifdef DO_NOT_TRY_HARDER_WHEN_SHRINKING
1330             if ( /* This is a little bit pessimal if PACK_MALLOC: */
1331                 nbytes > ( (onb >> 1) - M_OVERHEAD )
1332 #  ifdef TWO_POT_OPTIMIZE
1333                 || (bucket == FIRST_BIG_POW2 && nbytes >= LAST_SMALL_BOUND )
1334 #  endif
1335                 )
1336 #else  /* !DO_NOT_TRY_HARDER_WHEN_SHRINKING */
1337                 prev_bucket = ( (bucket > MAX_PACKED + 1)
1338                                 ? bucket - BUCKETS_PER_POW2
1339                                 : bucket - 1);
1340              if (nbytes > BUCKET_SIZE_REAL(prev_bucket))
1341 #endif /* !DO_NOT_TRY_HARDER_WHEN_SHRINKING */
1342                  incr = 0;
1343              else incr = -1;
1344         }
1345         if (!was_alloced
1346 #ifdef STRESS_REALLOC
1347             || 1 /* always do it the hard way */
1348 #endif
1349             ) goto hard_way;
1350         else if (incr == 0) {
1351           inplace_label:
1352 #ifdef RCHECK
1353                 /*
1354                  * Record new allocated size of block and
1355                  * bound space with magic numbers.
1356                  */
1357                 if (OV_INDEX(ovp) <= MAX_SHORT_BUCKET) {
1358                        int i, nb = ovp->ov_size + 1;
1359
1360                        if ((i = nb & 3)) {
1361                            i = 4 - i;
1362                            while (i--) {
1363                                ASSERT(*((char *)((caddr_t)ovp + nb - RSLOP + i)) == RMAGIC_C, "chunk's tail overwrite");
1364                            }
1365                        }
1366                        nb = (nb + 3) &~ 3;
1367                        ASSERT(*(u_int *)((caddr_t)ovp + nb - RSLOP) == RMAGIC, "chunk's tail overwrite");
1368                         /*
1369                          * Convert amount of memory requested into
1370                          * closest block size stored in hash buckets
1371                          * which satisfies request.  Account for
1372                          * space used per block for accounting.
1373                          */
1374                         nbytes += M_OVERHEAD;
1375                         ovp->ov_size = nbytes - 1;
1376                         if ((i = nbytes & 3)) {
1377                             i = 4 - i;
1378                             while (i--)
1379                                 *((char *)((caddr_t)ovp + nbytes - RSLOP + i))
1380                                     = RMAGIC_C;
1381                         }
1382                         nbytes = (nbytes + 3) &~ 3;
1383                         *((u_int *)((caddr_t)ovp + nbytes - RSLOP)) = RMAGIC;
1384                 }
1385 #endif
1386                 res = cp;
1387                 MUTEX_UNLOCK(&PL_malloc_mutex);
1388                 DEBUG_m(PerlIO_printf(Perl_debug_log,
1389                               "0x%lx: (%05lu) realloc %ld bytes inplace\n",
1390                               (unsigned long)res,(unsigned long)(PL_an++),
1391                               (long)size));
1392         } else if (incr == 1 && (cp - M_OVERHEAD == last_op)
1393                    && (onb > (1 << LOG_OF_MIN_ARENA))) {
1394             MEM_SIZE require, newarena = nbytes, pow;
1395             int shiftr;
1396
1397             POW2_OPTIMIZE_ADJUST(newarena);
1398             newarena = newarena + M_OVERHEAD;
1399             /* newarena = (newarena + 3) &~ 3; */
1400             shiftr = (newarena - 1) >> LOG_OF_MIN_ARENA;
1401             pow = LOG_OF_MIN_ARENA + 1;
1402             /* apart from this loop, this is O(1) */
1403             while (shiftr >>= 1)
1404                 pow++;
1405             newarena = (1 << pow) + POW2_OPTIMIZE_SURPLUS(pow * BUCKETS_PER_POW2);
1406             require = newarena - onb - M_OVERHEAD;
1407
1408             if (getpages_adjacent(require)) {
1409 #ifdef DEBUGGING_MSTATS
1410                 nmalloc[bucket]--;
1411                 nmalloc[pow * BUCKETS_PER_POW2]++;
1412 #endif
1413                 *(cp - M_OVERHEAD) = pow * BUCKETS_PER_POW2; /* Fill index. */
1414                 goto inplace_label;
1415             } else
1416                 goto hard_way;
1417         } else {
1418           hard_way:
1419             MUTEX_UNLOCK(&PL_malloc_mutex);
1420             DEBUG_m(PerlIO_printf(Perl_debug_log,
1421                               "0x%lx: (%05lu) realloc %ld bytes the hard way\n",
1422                               (unsigned long)cp,(unsigned long)(PL_an++),
1423                               (long)size));
1424             if ((res = (char*)malloc(nbytes)) == NULL)
1425                 return (NULL);
1426             if (cp != res)                      /* common optimization */
1427                 Copy(cp, res, (MEM_SIZE)(nbytes<onb?nbytes:onb), char);
1428             if (was_alloced)
1429                 free(cp);
1430         }
1431         return ((Malloc_t)res);
1432 }
1433
1434 /*
1435  * Search ``srchlen'' elements of each free list for a block whose
1436  * header starts at ``freep''.  If srchlen is -1 search the whole list.
1437  * Return bucket number, or -1 if not found.
1438  */
1439 static int
1440 findbucket(union overhead *freep, int srchlen)
1441 {
1442         register union overhead *p;
1443         register int i, j;
1444
1445         for (i = 0; i < NBUCKETS; i++) {
1446                 j = 0;
1447                 for (p = nextf[i]; p && j != srchlen; p = p->ov_next) {
1448                         if (p == freep)
1449                                 return (i);
1450                         j++;
1451                 }
1452         }
1453         return (-1);
1454 }
1455
1456 Malloc_t
1457 calloc(register size_t elements, register size_t size)
1458 {
1459     long sz = elements * size;
1460     Malloc_t p = malloc(sz);
1461
1462     if (p) {
1463         memset((void*)p, 0, sz);
1464     }
1465     return p;
1466 }
1467
1468 MEM_SIZE
1469 malloced_size(void *p)
1470 {
1471     union overhead *ovp = (union overhead *)
1472         ((caddr_t)p - sizeof (union overhead) * CHUNK_SHIFT);
1473     int bucket = OV_INDEX(ovp);
1474 #ifdef RCHECK
1475     /* The caller wants to have a complete control over the chunk,
1476        disable the memory checking inside the chunk.  */
1477     if (bucket <= MAX_SHORT_BUCKET) {
1478         MEM_SIZE size = BUCKET_SIZE_REAL(bucket);
1479         ovp->ov_size = size + M_OVERHEAD - 1;
1480         *((u_int *)((caddr_t)ovp + size + M_OVERHEAD - RSLOP)) = RMAGIC;
1481     }
1482 #endif
1483     return BUCKET_SIZE_REAL(bucket);
1484 }
1485
1486 #ifdef DEBUGGING_MSTATS
1487
1488 #  ifdef BUCKETS_ROOT2
1489 #    define MIN_EVEN_REPORT 6
1490 #  else
1491 #    define MIN_EVEN_REPORT MIN_BUCKET
1492 #  endif
1493 /*
1494  * mstats - print out statistics about malloc
1495  *
1496  * Prints two lines of numbers, one showing the length of the free list
1497  * for each size category, the second showing the number of mallocs -
1498  * frees for each size category.
1499  */
1500 void
1501 dump_mstats(char *s)
1502 {
1503         register int i, j;
1504         register union overhead *p;
1505         int topbucket=0, topbucket_ev=0, topbucket_odd=0, totfree=0, total=0;
1506         u_int nfree[NBUCKETS];
1507         int total_chain = 0;
1508         struct chunk_chain_s* nextchain = chunk_chain;
1509
1510         for (i = MIN_BUCKET ; i < NBUCKETS; i++) {
1511                 for (j = 0, p = nextf[i]; p; p = p->ov_next, j++)
1512                         ;
1513                 nfree[i] = j;
1514                 totfree += nfree[i] * BUCKET_SIZE_REAL(i);
1515                 total += nmalloc[i] * BUCKET_SIZE_REAL(i);
1516                 if (nmalloc[i]) {
1517                     i % 2 ? (topbucket_odd = i) : (topbucket_ev = i);
1518                     topbucket = i;
1519                 }
1520         }
1521         if (s)
1522             PerlIO_printf(PerlIO_stderr(),
1523                           "Memory allocation statistics %s (buckets %ld(%ld)..%ld(%ld)\n",
1524                           s,
1525                           (long)BUCKET_SIZE_REAL(MIN_BUCKET),
1526                           (long)BUCKET_SIZE(MIN_BUCKET),
1527                           (long)BUCKET_SIZE_REAL(topbucket), (long)BUCKET_SIZE(topbucket));
1528         PerlIO_printf(PerlIO_stderr(), "%8d free:", totfree);
1529         for (i = MIN_EVEN_REPORT; i <= topbucket; i += BUCKETS_PER_POW2) {
1530                 PerlIO_printf(PerlIO_stderr(),
1531                               ((i < 8*BUCKETS_PER_POW2 || i == 10*BUCKETS_PER_POW2)
1532                                ? " %5d"
1533                                : ((i < 12*BUCKETS_PER_POW2) ? " %3d" : " %d")),
1534                               nfree[i]);
1535         }
1536 #ifdef BUCKETS_ROOT2
1537         PerlIO_printf(PerlIO_stderr(), "\n\t   ");
1538         for (i = MIN_BUCKET + 1; i <= topbucket_odd; i += BUCKETS_PER_POW2) {
1539                 PerlIO_printf(PerlIO_stderr(),
1540                               ((i < 8*BUCKETS_PER_POW2 || i == 10*BUCKETS_PER_POW2)
1541                                ? " %5d"
1542                                : ((i < 12*BUCKETS_PER_POW2) ? " %3d" : " %d")),
1543                               nfree[i]);
1544         }
1545 #endif
1546         PerlIO_printf(PerlIO_stderr(), "\n%8d used:", total - totfree);
1547         for (i = MIN_EVEN_REPORT; i <= topbucket; i += BUCKETS_PER_POW2) {
1548                 PerlIO_printf(PerlIO_stderr(),
1549                               ((i < 8*BUCKETS_PER_POW2 || i == 10*BUCKETS_PER_POW2)
1550                                ? " %5d"
1551                                : ((i < 12*BUCKETS_PER_POW2) ? " %3d" : " %d")),
1552                               nmalloc[i] - nfree[i]);
1553         }
1554 #ifdef BUCKETS_ROOT2
1555         PerlIO_printf(PerlIO_stderr(), "\n\t   ");
1556         for (i = MIN_BUCKET + 1; i <= topbucket_odd; i += BUCKETS_PER_POW2) {
1557                 PerlIO_printf(PerlIO_stderr(),
1558                               ((i < 8*BUCKETS_PER_POW2 || i == 10*BUCKETS_PER_POW2)
1559                                ? " %5d"
1560                                : ((i < 12*BUCKETS_PER_POW2) ? " %3d" : " %d")),
1561                               nmalloc[i] - nfree[i]);
1562         }
1563 #endif
1564         while (nextchain) {
1565             total_chain += nextchain->size;
1566             nextchain = nextchain->next;
1567         }
1568         PerlIO_printf(PerlIO_stderr(), "\nTotal sbrk(): %d/%d:%d. Odd ends: pad+heads+chain+tail: %d+%d+%d+%d.\n",
1569                       goodsbrk + sbrk_slack, sbrks, sbrk_good, sbrk_slack,
1570                       start_slack, total_chain, sbrked_remains);
1571 }
1572 #else
1573 void
1574 dump_mstats(char *s)
1575 {
1576 }
1577 #endif
1578 #endif /* lint */
1579
1580
1581 #ifdef USE_PERL_SBRK
1582
1583 #   if defined(__MACHTEN_PPC__) || defined(__NeXT__)
1584 #      define PERL_SBRK_VIA_MALLOC
1585 /*
1586  * MachTen's malloc() returns a buffer aligned on a two-byte boundary.
1587  * While this is adequate, it may slow down access to longer data
1588  * types by forcing multiple memory accesses.  It also causes
1589  * complaints when RCHECK is in force.  So we allocate six bytes
1590  * more than we need to, and return an address rounded up to an
1591  * eight-byte boundary.
1592  *
1593  * 980701 Dominic Dunlop <domo@computer.org>
1594  */
1595 #      define SYSTEM_ALLOC(a) ((void *)(((unsigned)malloc((a)+6)+6)&~7))
1596 #   endif
1597
1598 #   ifdef PERL_SBRK_VIA_MALLOC
1599 #      if defined(HIDEMYMALLOC) || defined(EMBEDMYMALLOC)
1600 #         undef malloc          /* Expose names that  */
1601 #         undef calloc          /* HIDEMYMALLOC hides */
1602 #         undef realloc
1603 #         undef free
1604 #      else
1605 #         include "Error: -DPERL_SBRK_VIA_MALLOC needs -D(HIDE|EMBED)MYMALLOC"
1606 #      endif
1607
1608 /* it may seem schizophrenic to use perl's malloc and let it call system */
1609 /* malloc, the reason for that is only the 3.2 version of the OS that had */
1610 /* frequent core dumps within nxzonefreenolock. This sbrk routine put an */
1611 /* end to the cores */
1612
1613 #      ifndef SYSTEM_ALLOC
1614 #         define SYSTEM_ALLOC(a) malloc(a)
1615 #      endif
1616
1617 #   endif  /* PERL_SBRK_VIA_MALLOC */
1618
1619 static IV Perl_sbrk_oldchunk;
1620 static long Perl_sbrk_oldsize;
1621
1622 #   define PERLSBRK_32_K (1<<15)
1623 #   define PERLSBRK_64_K (1<<16)
1624
1625 Malloc_t
1626 Perl_sbrk(int size)
1627 {
1628     IV got;
1629     int small, reqsize;
1630
1631     if (!size) return 0;
1632 #ifdef PERL_CORE
1633     reqsize = size; /* just for the DEBUG_m statement */
1634 #endif
1635 #ifdef PACK_MALLOC
1636     size = (size + 0x7ff) & ~0x7ff;
1637 #endif
1638     if (size <= Perl_sbrk_oldsize) {
1639         got = Perl_sbrk_oldchunk;
1640         Perl_sbrk_oldchunk += size;
1641         Perl_sbrk_oldsize -= size;
1642     } else {
1643       if (size >= PERLSBRK_32_K) {
1644         small = 0;
1645       } else {
1646         size = PERLSBRK_64_K;
1647         small = 1;
1648       }
1649       got = (IV)SYSTEM_ALLOC(size);
1650 #ifdef PACK_MALLOC
1651       got = (got + 0x7ff) & ~0x7ff;
1652 #endif
1653       if (small) {
1654         /* Chunk is small, register the rest for future allocs. */
1655         Perl_sbrk_oldchunk = got + reqsize;
1656         Perl_sbrk_oldsize = size - reqsize;
1657       }
1658     }
1659
1660     DEBUG_m(PerlIO_printf(Perl_debug_log, "sbrk malloc size %ld (reqsize %ld), left size %ld, give addr 0x%lx\n",
1661                     size, reqsize, Perl_sbrk_oldsize, got));
1662
1663     return (void *)got;
1664 }
1665
1666 #endif /* ! defined USE_PERL_SBRK */